Підготовка до пандемії через відкриту науку: NVIDIA опублікувала структури білків 2 800 вірусів

NVIDIA опублікувала прогнозовані тривимірні структури білкових комплексів понад 2 800 вірусів, зробивши це разом із коаліцією дослідницьких організацій, до якої входять Google DeepMind та Європейський інститут біоінформатики EMBL-EBI. Дані відкрито доступні кожному науковцю через базу AlphaFold Database.

Структури обчислили за допомогою AlphaFold2, моделі штучного інтелекту від Google DeepMind, яка передбачає, як білки складаються у тривимірні форми. Розрахунки оптимізували середовищем NVIDIA BioNeMo Inference Runtime, що дало змозі масштабувати обчислення на тисячі вірусних протеомів.

Чому структура білка має значення

Більшість білків не працюють поодинці: вони збираються в комплекси з кількох молекул, і саме на ці форми мають націлюватися вакцини та ліки. Знання тривимірної структури вірусу, що спричинив COVID-19, стало основою для створення вакцин, а для тисяч інших вірусів таких даних досі немає.

Традиційний метод визначення структури, кристалізація білка та опромінення його рентгенівськими променями, триває роками і коштує тисячі доларів на одну структуру. AlphaFold2, налаштований під графічні процесори NVIDIA, передбачає структуру за хвилини й працює масово, а прогнози з високою достовірністю потім перевіряють експериментально. Команда системно опрацювала родини вірусів, небезпечних для людини, від збудників звичайної застуди до нових загроз на кшталт Mpox.

Близько 30% взаємодій є новими для науки

Приблизно 30% взаємодій, доданих до бази, є цілком новими для науки: такі форми жодного разу не були зафіксовані в Protein Data Bank, головному сховищі експериментально визначених білкових структур. «Ця база є двигуном генерації гіпотез», заявив Кріс Даллаго, керівник групи прикладних досліджень у NVIDIA.

Готуватися потрібно вже зараз

За аналізом Center for Global Development, імовірність пандемії такої ж тяжкості, як COVID-19, до 2050 року становить приблизно 50%. «Ми намагаємося заздалегідь накопичити ці знання», сказав Джо Гроув, професор молекулярної вірусології центру вірусології Університету Глазго.

До коаліції також входять CEPI, Сеульський національний університет, Університет Сонгюнгван, Швейцарський інститут біоінформатики та Університет Глазго. NVIDIA також відкриває BioNeMo Structure Prediction Pipeline, прискорений на графічних процесорах робочий процес, за допомогою якого створили набір даних, щоб дослідники могли прогнозувати структури для власних білкових цілей.

Нині база AlphaFold Database містить понад 260 мільйонів прогнозів білків і білкових комплексів.